Поплавковые уровнемеры: описание, виды, принцип действия и отзывы

Виды гидростатических уровнемеров

Датчики уровня гидравлического типа выполняются в двух конструкционных вариантах.

Первый вариант исполнения – погружные преобразователи давления, что представляют собой 2 блока, объединенных компенсационным кабелем. Измерительный блок – это погружной зонд. Они используются для скважин, колодцев, открытых резервуаров, водоемов. Также подходят для безнапорных баков. Устройства изготавливаются из разных материалов. Корпус может быть нержавеющим стальным или полимерным, а чувствительная мембрана – стальной или керамической. В оболочке компенсационного кабеля проходит трубка опорного давления, и она может быть тефлоновой, полиуретановой или из ПВХ.

Второй вариант – врезной преобразователь, подходящий для горизонтальной установки в стенку резервуара. В них предусмотрена открытая торцевая мембрана. Также модели могут быть контактными и бесконтактными.

Также модели классифицируются по:

  • Способу присоединения: погружные, врезные, фланцевые;
  • Типу измеряемой среды: неагрессивная или агрессивная, густая, абразивная и так далее;
  • Способу связи с атмосферой: для закрытых и открытых резервуаров.

Измерение уровня

Понятие уровень, единицы измерения.

В производственных процессах химической промышленности большое значение имеет контроль за уровнем жидкостей и твердых сыпучих материалов в технологических аппаратах, различных емкостях и в резервуарах.

Измерение уровня в технологических аппаратах.

Измерение уровня в технологических аппаратах позволяет контролировать в них вещества, необходимого для протекания технологических процессов в требуемом направлении. Запас вещества в аппаратах должен быть вполне определенным и значительное уменьшение или увеличение его по сравнению с номинальным значением может привести к нарушению производственного процесса. Измерение уровня в аппаратах производится обычно в относительно небольшом диапазоне его измерения, причем высокая точность при измерении не требуется. Необходимо следить лишь за тем, чтобы уровень вещества не был больше или меньше допустимых значений.

Измерение уровня в емкостях и резервуарах.

Измерение уровня в емкостях и резервуарах производится с целью учета количества находящегося в них вещества. В резервуарах больших размеров приходится измерять уровень, изменяющийся в большом диапазоне. Кроме того, точность измерения уровня должна быть достаточно высокой.

— Уровень измеряется в единицах длины — метрах. На заводе его часто измеряют в %.

— Измерение уровня вещества дает возможность, как уже говорилось выше, производить расчет количества и массы вещества для его учета.

Определение количества жидкости или сыпучих материалов.

При постоянном по высоте сечении емкости (резервуара) объем продукта может быть получен умножением площади поперечного сечения на значение уровня вещества, поэтому измерение объема здесь сводится к измерению уровня.

Погружной датчик уровня

Одной из задач автоматизации технологических процессов в промышленности является измерение уровня жидкости в различных емкостях и резервуарах.

Для данных целей используются различные типы датчиков уровня, которые отличаются методом измерения, форм-фактором, а также типом подключения.

Погружные датчики уровня являются наиболее востребованными в случае необходимости контроля уровня жидкости. Работа таких датчиков основана на принципе измерения гидростатического давления столба жидкости.

Гидростатический метод измерения уровня жидкости

Гидростатический способ измерения уровня основан на определении гидростатического давления, оказываемого жидкостью на дно резервуара. Гидростатическое давление зависит от высоты столба жидкости над измерительным прибором, от плотности жидкости и определяется по формуле:

p=ρgh

следовательно, уровень жидкости определяется:

h=p /(ρg),

где h – высота столба жидкости, м;

p – давление столба жидкости, Па; ρ – плотность жидкости, кг/м3;

g – ускорение свободного падания; 9.81 м/c2

Конструкция гидростатических датчиков уровня

Погружной датчик уровня выполнен в виде герметичного металлического цилиндра с гидрометрическим кабелем, на котором он погружается в контролируемый резервуар до дна.

Съемный защитный колпачок предохраняет измерительную мембрану от механических повреждений. Колпачок снимается, если измеряется уровень вязкой жидкости, и если необходимо провести очистку сенсора.

Сенсор преобразует механическое перемещение мембраны в электрический импульс.

Электронный модуль конвертирует сигнал в стандартные нормировнные электрические сигналы 4…20 мА, 0…10 B, 0…20 мА и цифровые по HART протоколу и Modbus протоколу.

Прибор может быть изготовлен как со встроенным кабельным вводом, так и с разъемным кабельным соединением. Применение разъемного кабельного соединения создает дополнительные удобства при его обслуживании.

Кабель обеспечивает передачу сигнала и питание датчика. Состоит из внешней оболочки, которая выполняется из различных материалов на выбор, проводов и капиллярной трубки. Капиллярная трубка обеспечивает подачу атмосферного давления к обратной стороне сенсора. Это необходимо для того, чтобы не учитывать давление столба воздуха над поверхностью жидкости.

Назначение погружных датчиков уровня

Широкий набор опций позволяет применять погружные датчики уровня для различных технологических процессов: судостроение, химическая промышленность, водоподготовка и экология, энергетика, нефтегазовая промышленность, пищевая промышленность, мониторинг глубинных скважин грунтовых вод, контроль насосных станций, мониторинг сточных вод.

Виды гидростатических уровнемеров

Датчики уровня гидравлического типа выполняются в двух конструкционных вариантах.

Первый вариант исполнения – погружные преобразователи давления, что представляют собой 2 блока, объединенных компенсационным кабелем. Измерительный блок – это погружной зонд. Они используются для скважин, колодцев, открытых резервуаров, водоемов. Также подходят для безнапорных баков.  Устройства изготавливаются из разных материалов. Корпус может быть нержавеющим стальным или полимерным, а чувствительная мембрана – стальной или керамической. В оболочке компенсационного кабеля проходит трубка опорного давления, и она может быть тефлоновой, полиуретановой или из ПВХ.

Второй вариант – врезной преобразователь, подходящий для горизонтальной установки в стенку резервуара. В них предусмотрена открытая торцевая мембрана. Также модели могут быть контактными и бесконтактными.

Также модели классифицируются по:

  • Способу присоединения: погружные, врезные, фланцевые;
  • Типу измеряемой среды: неагрессивная или агрессивная, густая, абразивная и так далее;
  • Способу связи с атмосферой: для закрытых и открытых резервуаров.

Преимущества емкостных уровнемеров для жидких веществ

Емкостные датчики уровня для жидких веществ отличаются от других типов измерителей уровня такими достоинствами:

  • Могут проводить замеры в емкостях с разными типами жидкостей, отличающихся не только по составу, но и по физическим свойствам (по температуре, плотности, степени электропроводности);
  • Обеспечивают быстрый отклик, отличаются высокой чувствительностью к изменениям;
  • Допускаются для работы с агрессивными, опасными жидкостями;
  • Могут работать даже в вакууме, то есть широкий диапазон давления жидкости в емкости не будет препятствием для проведения измерений;
  • В конструкции нет подвижных элементов, что обеспечивает надежность, безопасность и долговечность эксплуатации.

Однако поправку чувствительности придется производить под каждый новый вид продукта. Кроме того, для работы с вязкими, кристаллизующимися и взрывоопасными жидкостями такие устройства не подходят (они чувствительны к налипаниям на зонд).

Принцип работы (действия) гидростатического уровнемера

Погружной скважинный датчик уровня измеряет гидростатическое давление. Этот метод позволяет определить высоту столба жидкости в зависимости от того, какое давление действует на боковые стенки сосуда или его дно. В соответствии с законом Паскаля, гидростатическое давление зависит только от высоты столба и плотности жидкости, а форма и общий объем резервуара никак на эту величину не влияют.

Поэтому можно стационарно закрепить на боковой поверхности резервуара датчик (либо использовать погружную модель, в которой датчик давления располагается непосредственно в контролируемой среде на определенной глубине). Соответственно, устройство помогает измерить давление, а затем преобразовать это значение в объем.

Принцип измерения сохраняется общим для всех уровнемеров, вне зависимости от того, какая конструкция выбрана – фланцевая, погружная или врезная

Важно учитывать, что с их помощью можно измерять только жидкости с постоянной плотностью

Также имеет значение тип мембраны: открытую можно использовать только там, где в жидкости нет крупных включений, способных привести к повреждениям. Защищенную мембрану можно использовать для сильно загрязненных сред, но возможные включения должны быть больше размера технологического отверстия. Иначе мембрану придется часто чистить, а при механическом воздействии она может повредиться.

Вибрационные датчики предельного уровня

Конструктивно датчик выполнен в форме камертона (вилки), одна из половин которого служит источником колебаний, генерируемых пьезокристаллом, а вторая — приемником. Принцип работы основан на срабатывании датчика в момент изменения амплитуды колебаний в результате соприкосновения с сыпучим продуктом, появляющимся между пластинами. Сигнал, генерируемый в момент срабатывания, преобразуется в управляющий сигнал. Окончания сенсорных вилок частично чувствительны, в то время, как основание сенсорных вилок полностью нечувствительны. Это позволяет детектировать сыпучие продукты с очень малой плотностью даже в условиях налипания материала на вилках. Сенсорный элемент состоит из пьезокерамического кристалла с размещёнными на нём тремя электродами. На один из электродов подаётся возбуждающее переменное напряжение относительно общего электрода, в результате чего подложка и расположенные под ней вилки начинают вибрировать на резонансной частоте. С другого электрода снимается наведенная ЭДС относительно общего электрода. Измеряя амплитуду наведенной ЭДС, контроллер детектирует момент покрытия вилок сыпучим продуктом. Таков принцип действия вибродатчиков предельного уровня для сыпучих продуктов.

Принцип действия вибродатчиков предельного уровня для жидкостей состоит в следующем. Сенсорные вилки датчиков настроены на вибрацию на резонансной частоте в воздухе с помощью пьезоэлектрического элемента. Частота колебаний изменяется при погружении сенсорных вилок в жидкость. Частота конвертируется в помехоустойчивый импульсный частотно модулированный сигнал и передается по двухпроводному кабелю в трансмиттер. Законченная система имеет встроенные избыточные и непрерывные функции самоконтроля. Датчик имеет две независимые электронные цепи управления, что позволяет исключить ошибку при передачи данных. Трансмиттер подает питание на и по этой же линии принимает частотно модулированный сигнал. Микропроцессор обрабатывает полученный сигнал. При достижении предельного уровня жидкости происходит замыкание или размыкание выходного контакта.

Рисунок 9 — Вибродатчик предельного уровня для жидкостей

Перспективным методом измерения уровня является радиоволновой метод. Радиоволновыми (радарными)называются уровнемеры, основанные на зависимости параметров колебаний электромагнитных волн от высоты уровня жидкости. Работа радиолокационных (радарных) уровнемеров основывается на явлении отражения электромагнитных волн от границы раздела сред, различающихся электрическими и магнитными свойствами.

Скорость распространения электромагнитной волны в среде определяется значениями ее диэлектрической е и магнитной р проницаемостей:

V = с/ ?ем,

где с — скорость света в вакууме.

Схема радарного уровнемера (рисунок 10) состоит из излучателя 1, приемника электромагнитной энергии 2 и преобразователя 3 измерения интервала времени.

2 стр., 947 слов

Анализ и оценка уровней организации производства и управления

… или иных показателей. сравнительном анализе состояния подготовки производства Уровень организации, Анализ состояния организации производства Анализ должен охватить те стороны производственно-хозяйственной деятельности, которые непосредственно характеризуют состояние, уровень и эффективность организации производства, комплексно определяют наиболее существенные производственные …

Рисунок 10 — Схема радиолокационного (радарного) уровнемера:

1 — излучатель; 2 — приемник электромагнитной энергии; 3 — преобразователь измерения интервала времени

Уровень h определяется измерением временного интервала между моментом посылки сигнала излучателем 1 и приходом отраженного сигнала на приемник 2. Эти величины связаны соотношением:

ф = 2(Н-h)?ем/c

Обычно локация ведется через газовую среду над жидкостью (в принципе локация может осуществляться и через жидкость, если она неэлектропроводная).

Локация через газ предпочтительнее, так как излучатели не подвергаются воздействию жидкости. Кроме того, магнитные и диэлектрические проницаемости газов невелики и практически не зависят от изменения параметров и свойств газа. Это делает показания уровнемера практически не зависящими от свойств жидкости. Недостатком таких уровнемеров является трудность точного измерения малых интервалов времени. Они чувствительны к нахождению в зоне излучения посторонних предметов.

Область применения гидростатического датчика уровня

Гидростатические датчики уровня – оптимизированные функциональные устройства, помогающие измерять глубину столба и давления жидкости. Они используются в разных сферах промышленности, связанных с водой или с газом, в том числе в: нефтегазовой, химической, фармацевтической промышленности, где позволяют проводить контрольно-измерительные работы с газами, нефтью, топливом, спиртами и кислотами, проводить количественную оценку жидкостей.

Также это оборудование широко используется в металлургии и добывающей промышленности для оценки уровня грунтовых вод или жидкостей в скважинах, водоемах. Кроме того, они необходимы и в экологическом контроле, в том числе для промера объема резервуаров с технической и питьевой водой на заводах и в населенных пунктах, для контроля состояния естественных водоемов.

Качественная современная техника используется для решения следующих задач:

  • Мониторинг уровня жидкости в емкости и ее давления в непрерывном режиме, вне зависимости от состава и уровня загрязненности;
  • Оценка количества сжиженного газа в промышленных резервуарах;
  • Контроль давления в различных гидравлических и воздушных системах – насосах и компрессорах;
  • В качестве детекторов критического уровня;
  • Контроль заполняемости оросительных установок, пульверизаторов;
  • Коммерческий учет различных жидкостей;
  • Отслеживание процесса заполнения септиков;
  • Как защитный элемент в системах со скважинными насосами: предупреждают запуск на холостом ходу;
  • Обследование узких труднодоступных мест в трубопроводах.

Разновидности датчиков

Все уровнемеры классифицируются по принципу их действия. Основные типы измерительных устройств:

  1. Поплавковый. Это самый простой вариант измерения уровня воды в баке. Конструкция поплавкового уровнемера включает в себя 2 геркона, магнит и поплавок. Когда уровень жидкости увеличивается, поплавок поднимается до первого геркона, который отключает реле двигателя. Если резервуар опустошается, поплавок опускается до второго геркона, который запускает реле и включает насос, перекачивающий жидкость из скважины. Герконовый датчик предельного уровня жидкости можно сделать своими руками. При этом он будет работать, даже если в резервуаре будет объемный слой пены.
  2. Ультразвуковой. Эта разновидность измерительных устройств применяется как для сухой, так и для жидкой среды. Ультразвуковые датчики могут иметь дискретный или аналоговый выход. То есть приспособление может постоянно контролировать уровень воды или ограничивать наполнение емкости при достижении конкретной точки. Такой уровнемер состоит из приемника, УЗ-излучателя и контроллера, отвечающего за обработку сигнала. Сигнализаторы ультразвукового типа являются беспроводными и бесконтактными, поэтому их можно устанавливать даже во взрывоопасных и агрессивных жидкостях.
  3. Электродный (кондуктометрический). Такие уровнемеры не подходят для емкостей с дистиллированной водой. Стандартная конструкция оснащена трехуровневым сигнализатором, в котором наполнение резервуара контролирует пара электродов, а третий — предназначен для аварийных ситуаций, для запуска режима активной откачки.
  4. Емкостный. С использованием таких уровнемеров можно точно идентифицировать предельное наполнение резервуара. Они подходят как для жидкостей, так и для сыпучих субстанций. Емкостные уровнемеры функционируют по такому же принципу, что и конденсаторы: измерение выполняется между пластинками чувствительного элемента. При достижении пикового значения на контроллер отсылается соответствующий сигнал. Иногда емкостные сигнализаторы работают по принципу «сухого контакта», при котором устройство срабатывает через стенку резервуара. Эти приспособления могут эффективно работать в очень обширном диапазоне температур, на их функционирование не влияет электромагнитное излучение. Такие эксплуатационные свойства расширяют область использования емкостных уровнемеров.
  5. Радарный. Эта разновидность сигнализаторов является универсальной, так как она работает с любыми видами технологических сред, включая взрывоопасные и агрессивные жидкости. При этом показания не будут изменяться под воздействием температуры и давления. Прибор излучает радиоволны в определенном частотном диапазоне. Приемник улавливает отраженный радиосигнал и определяет заполненность резервуара, руководствуясь периодом задержки сигнала. На датчик-измеритель не влияет температура и давление. Запыленность технологической среды тоже не сказывается на показаниях. Специалисты отмечают, что радарные приспособления обладают максимальной точностью, так как их погрешность не превышает 1 мм.
  6. Гидростатический. Этот тип сигнализатора позволяет измерять как текущее, так и предельное наполнение емкостей. Принцип работы гидростатического устройства базируется на измерении давления столба жидкости. Популярность таких датчиков обусловлена небольшой ценой и достаточной точностью.

Изготовление прибора своими руками

Изготовить датчик уровня воды в баке или скважине можно самостоятельно. Для того чтобы сделать простой вариант понадобится следующее:

  • Выпрямительные диоды. У деталей необходимо спилить верхнюю колбу. Должно получиться трубчатое соединение;
  • Просверлить отверстие в корпусе вывода элемента. Отверстие должно иметь диаметр 1,5 мм. В трубочку, которая изготовлена из фторопласта, нужно продеть тонкую проволоку. Вдеть проволоку в отверстие в диоде, которое заранее просверлили. Нижний конец проволоки необходимо завернуть в петлю и укрепить клеем, а нижний конец запаять;
  • Далее можно соединить деталь со схемой системы и подключить к реле сигнального индикатора.

Сделать модель более удобной и современной можно, установив монитор или циферблат.

Изготовив такой прибор, вы сможете регулировать и контролировать воду в баке, насосе или скважине. Отрегулировать схему системы контроля воды также можно самостоятельно.

Как проверить исправность датчика

Данный вид датчика считается достаточно надежным, так как его работа основана на механическом движении мембраны под действием давления воздуха. Тем не менее, нельзя исключать и вероятность его поломки. Если таковая случится, то последствия могут быть весьма серьезные, вплоть до перегорания нагревательного ТЭНа. А это уже повлечет за собой солидные денежные расходы.

Существуют ли способы, как проверить прессостат в стиральной машине? Это вполне по силам сделать обычному человеку, даже без обращения в ремонтную мастерскую.

Для этого необходимо выполнить такие действия:

1. Обесточьте стиральную машину, вынув ее вилку из розетки. Дальнейшие действия проводите только после выполнения этого пункта.

2. Нужно добраться до самого датчика уровня. Поскольку реле находится в верхней части корпуса машинки, нужно полностью снять ее верхнюю крышку. Для этого откручиваются болты, удерживающие крышку на корпусе. Крышка сдвигается и снимается.

3. Обнаружив датчик, следует выкрутить удерживающие его болты, а затем снять сам датчик.

4. От корпуса датчика отсоединяются трубка и все провода. Трубка крепится хомутом, который откручивается. Если электрические провода держатся на фишке, то для их отсоединения достаточно просто эту фишку выдернуть из гнезда.

5. Трубка проверяется на наличие в ней засора. Если засор имеется, то трубка промывается до его устранения.

6. Проводится визуальный осмотр датчика. Если обнаружены какие-то поломанные элементы, то датчик подлежит замене. Также проверяется чистота контактов.

7. Производится проверка прессостата стиральной машины. Для этого необходимо взять отрезок трубки, диаметр которой соответствует диаметру снятого шланга. Можно использовать и снятый шланг, если он внутри не загрязнен. Один конец трубки нужно соединить с датчиком, а во второй ее конец подуть. Причем, не стоит дуть сильно, во избежание повреждения мембраны. После создания давления в трубке, внутри датчика будут раздаваться щелчки, свидетельствующие о срабатывании реле. Если их не слышно, то датчик лучше заменить.

Стоимость датчика давления невелика, поэтому при подозрениях на его неисправность, рекомендуется приобрести замену, и установить на машинку.

Устройство и принцип действия

На сегодняшний день существует огромное количество датчиков уровня жидкости, которые отличаются как конструкцией, так и способом выполнения замера. В виду чего рассмотрим устройство на примере наиболее простой поплавковой модели уровнемера. Конструктивно поплавковый датчик уровня жидкости состоит из следующих компонентов:


Рис. 1. Устройство датчика уровня жидкости

  • поплавок 1 – предназначен для взаимодействия с поверхностью жидкости;
  • сильфон 2 – представляет собой чувствительный гофрированный элемент, способный сохранять свои свойства при многократных механических деформациях;
  • фланец 3 – используется для соединения с монтажной поверхностью, позволяет увеличить плотность крепления
  • микропереключатель 4 – срабатывает от перемещения поплавка в геометрической плоскости, для предотвращения взаимодействия с влагой помещается в герметичный корпус.
  • прокладка 5 – используется для герметизации отверстия, предотвращает протекание жидкости из емкости.

Принцип действия такого датчика основывается на архимедовой силе любой жидкости.


Рис. 2. Принцип действия датчика уровня жидкости

При помещении датчика в емкость с жидкостью происходит взаимодействие поплавка с поверхностью. За счет архимедовой силы поплавок выталкивается наружу и находится в том же положении, что и уровень.

При среднем положении жидкости 1 поплавок останется в нейтральном положении, сигнал от переключателя не поступает на пульт управления или панель сигнализации. В случае наполнения резервуара до позиции 2 поплавок поднимется выше и переведет микропереключатель в соответствующее положение. Если жидкость в резервуаре опустится ниже номинального уровня, поплавок переместится в нижнюю позицию 3 и переведет контакты микропереключателя. Каждый раз на выходе датчика будет появляться соответствующий сигнал о степени наполнения, однако принцип действия будет отличаться в зависимости от типа устройства.

Разновидности по функционалу

Помимо отличий в отношении принципа взаимодействия с измеряемой средой и принципа действия датчики уровня жидкости могут отличаться и по способу передачи сигнала. Все устройства касательно принципа сигнализации об изменении положения уровня подразделяют на уровнемеры и сигнализаторы.

Уровнемеры.

Под уровнемерами подразумеваются такие приборы, которые осуществляют постоянный контроль за текущим положением верхней кромки измеряемой среды. В виду чего они постоянно передают сигнал о проведенных измерениях или выдают данные по шкале. В зависимости от способа отображения информации они бывают цифровыми и аналоговыми.

Сигнализаторы.

Сигнализаторы, в отличии от уровнемеров, не производят постоянный контроль уровня жидкости, а срабатывают исключительно при достижении определенного порогового значения. В таких устройствах жидкость, опускаясь или поднимаясь, перемещает чувствительный элемент. Который в определенной позиции производит срабатывание реле, переключателя или микроконтроллера.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА

Сфера применения распространяется на воду и водные растворы, нефтепродукты и смазочные материалы, пищевые напитки и стоки. При достаточной защищенности корпуса или бесконтактном замере такие датчики отслеживают уровень щелочей, кислот и вязких сред, включая агрессивные. Один и тот же тип датчика при этом может использоваться для разных целей.

В частности, при работе с водой и любыми невязкими жидкостями отличные результаты обеспечивают ультразвуковые, поплавковые, вибрационные, оптические, емкостные и гидростатические сигнализаторы и уровнемеры. При работе с растворами кислот предпочтение отдается емкостным, вибрационным и герконовым датчикам. Для контроля пенных или липких сред лучше всего подходят емкостные радиочастотные приборы. При высокой вязкости рабочей среды помимо них стоит использовать вибрационные или ультразвуковые бесконтактные разновидности.

При подборе конкретного прибора последовательно учитывается:

  • состав и физико-химические параметры рабочей жидкости;
  • объем, форма и материал стенок резервуаров (некоторые датчики требуют врезки в стенки, что не всегда допустимо);
  • потребность в постоянном мониторинге или допустимость использования сигналов о достижении предельных значений;
  • коммутационные и интеграционные возможности приборов, требования к монтажу и обслуживанию.

При выборе датчиков для бытовых целей предпочтение отдается энергонезависимым, неприхотливым, надежным и долговечным устройствам. Большинство частных задач (отслеживание уровня воды насоса, колодца, бассейна) решает поплавковый кабельный датчик.

При необходимости постоянного контроля уровня воды в скважине устанавливаются гидростатические уровнемеры или сигнализаторы. Остальные разновидности использовать для этих целей нецелесообразно.

2014-2020 г.г. Все права защищены. Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Устройство и принцип действия

На сегодняшний день существует огромное количество датчиков уровня жидкости, которые отличаются как конструкцией, так и способом выполнения замера. В виду чего рассмотрим устройство на примере наиболее простой поплавковой модели уровнемера. Конструктивно поплавковый датчик уровня жидкости состоит из следующих компонентов:


Рис. 1. Устройство датчика уровня жидкости

  • поплавок 1 – предназначен для взаимодействия с поверхностью жидкости;
  • сильфон 2 – представляет собой чувствительный гофрированный элемент, способный сохранять свои свойства при многократных механических деформациях;
  • фланец 3 – используется для соединения с монтажной поверхностью, позволяет увеличить плотность крепления
  • микропереключатель 4 – срабатывает от перемещения поплавка в геометрической плоскости, для предотвращения взаимодействия с влагой помещается в герметичный корпус.
  • прокладка 5 – используется для герметизации отверстия, предотвращает протекание жидкости из емкости.

Принцип действия такого датчика основывается на архимедовой силе любой жидкости.


Рис. 2. Принцип действия датчика уровня жидкости

При помещении датчика в емкость с жидкостью происходит взаимодействие поплавка с поверхностью. За счет архимедовой силы поплавок выталкивается наружу и находится в том же положении, что и уровень.

При среднем положении жидкости 1 поплавок останется в нейтральном положении, сигнал от переключателя не поступает на пульт управления или панель сигнализации. В случае наполнения резервуара до позиции 2 поплавок поднимется выше и переведет микропереключатель в соответствующее положение. Если жидкость в резервуаре опустится ниже номинального уровня, поплавок переместится в нижнюю позицию 3 и переведет контакты микропереключателя. Каждый раз на выходе датчика будет появляться соответствующий сигнал о степени наполнения, однако принцип действия будет отличаться в зависимости от типа устройства.

Типы уровнемеров по принципу действия

Принцип работы Описание
Емкостной Основан на изменении электрической емкости «конденсатора», образующегося между зондом прибора и стенкой емкости (либо вторым зондом). По мере изменения уровня вещества и сокращению воздушного пространства емкость изменяется пропорционально. По ней и судят о количестве продукта
Гидростатический Основывается на преобразовании значений давления столба жидкого вещества в высоту этого столба по известной плотности среды. Так, например, давление воды в 10 бар соответствует высоте 101,2-метрового столба
Поплавковый Байпасный Реализует принцип сообщающихся сосудов, в роли которых выступают емкость и специально присоединенная байпасная камера. Снаружи камеры находится визуальная шкала, а внутри на поверхности продукта циркулирует поплавок с магнитом. По мере движения магнит переворачивает магнитные индикаторы шкалы.
Магнито- стрикционный Использует в конструкции волновод (шток) из магнитострикционного материала, по которому циркулирует поплавок с постоянным магнитом. Электронный модуль отсылает по волноводу импульсы, которые отражаются от места пересечения двух магнитных полей. Уровень определяется по времени прохождения сигнала
Магнитный Конструктивно схож с магнитострикционным, но внутри стержня находятся релейные элементы с резисторами. Поплавок с магнитом при перемещении замыкает контакты и изменяет сопротивление цепи. На основании этого определяется уровень и формируется выходной сигнал
Буйковый Использует выталкивающую силу, действующую на погруженный в жидкость буек. Количество вытесненной жидкости и глубина погружения буйка связаны напрямую. Оценивая действие силы судят об уровне продукта, а иногда и об его плотности
Микроволновый радарный Использует диапазон микроволновых частот (десятки ГГЦ) для сигнала, который распространяется от антенны до поверхности продукта и отражается от него. Время прохождения сигнала измеряется и по нему судят о расстоянии до вещества и уровне
Микроволновый рефлексный Реализует тот же метод измерения прохождения сигнала, что и радарный уровнемер. Отличие состоит в том, что используется специальный волновод, по которому распространяется сигнал. Это позволяет сфокусировать мощность сигнала и защитить его от помех рабочей среды, вызванных например сильной запыленностью
Ультразвуковой Использует метод оценки времени прохождения сигнала и схож с микроволновым радарным. Однако работает в другом диапазоне частот и не функционирует в вакууме. Прибор посылает УЗК-импульсы, которые отражаются от поверхности продукта и приходят обратно. По известной скорости импульсов рассчитывается расстояние, уровень и прочие производные величины
Лотовый В конструкции присутствует специальный чувствительный груз, который опускается на тросе или ленте в резервуар с продуктом. При соприкосновении груза с продуктом электроника отмеряет пройденный грузом путь и вычисляет количество продукта
Радиоизотопный Конструктивно состоит из источника и приемника гамма-излучения. Действие основано на затухании излучения при прохождении через измеряемый продукт. Источник и приемник устанавливаются по разные стороны емкости друг напротив друга и приводятся в движение специальными механизмами, которые перемещают их вдоль измеряемой среды.Таким образом, уровень продукта отслеживается по положению измерительной системы

Так или иначе, уровнемеры являются устройствами сложными и недешевыми, но полностью оправдывают себя функционально. При этом все разнообразие этих устройств обусловлено ограничениями на применение в каждом конкретном случае. Выбрать наиболее подходящий для ваших задач и требований прибор помогут инженерно-технические сотрудники компании РусАвтоматизация. Вы получите все необходимые рекомендации и помощь.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Домашний дизайнер
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector